Palamislämpö
Aineen palamislämpö, jota kutsutaan myös lämpöarvoksi tai energia-arvoksi, on energiamäärä, joka vapautuu poltettaessa tiettyä määrää ainetta. Tämä energia vapautuu lämmön muodossa, kun ainetta poltetaan vakio-olosuhteissa.
Näiden hiilenpalojen lämpöarvo on 7543 KCal/kg. Ne paloivat lähes 4 tuntia.
Kemia
Palamislämpö (ΔH° ) on clämpönä (q) vapautuvan energiamäärän mitta, kun yksi mooli ainetta poltetaan (palaminen). Lämmön muodostuminen tarkoittaa, että reaktio on eksoterminen prosessi ja luovuttaa energiaa. Palamislämpö on reaktioentalpiamuodon erikoismuoto, koska se mitataan vakio-olosuhteissa ja se rajoittuu yhteen mooliin lähtöainetta. Symboli (°) osoittaa, että palamislämpöarvo on saatu standardiolosuhteissa: 25 celsiusastetta (298,15 kelviniä) ja vakiopaineessa. Paine ilmoitetaan lähteestä riippuen joko yhden baarin tai yhden ilmakehän paineena. ,
Palamislämpöä kutsutaan myös palamisentalpiaksi, koska palamisreaktiossa syntyvä energia johtuu lähtöaineen kokonaisentalpiassa tapahtuvasta muutoksesta sen reagoidessa täydellisesti hapen kanssa. Käsitteitä palamislämpö ja palamisentalpia käytetään vaihtelevasti termodynamiikan ensimmäisen lain ja vakiopaineessa olevan lämmön (qP ), sisäenergian muutoksen (ΔU) ja entalpian muutoksen (ΔH) välisten suhteiden vuoksi. ,
Sisäisen energian muutosta kuvaava yhtälö on seuraava
ΔU = qP - PΔV.
Jos yhtälö järjestetään uudelleen, saadaan seuraavat tulokset
qP = ΔU + PΔV.
Entalpiamuutoksen yhtälö on seuraava
ΔH = ΔU + PΔV + VΔP.
Termi VΔP kumoutuu, koska paine ei muutu, joten
ΔH = ΔU + PΔV.
Kuten aiemmin todettiin,
qP = ΔU + PΔV.
Näin ollen qP = ΔH.
Palamislämmön mittaukset ovat yleisimpiä orgaanisten hiilivetyjen, hiilestä ja vedystä koostuvien yhdisteiden,
palamisessa, mutta ne voivat sisältää myös muita orgaanisissa yhdisteissä esiintyviä atomeja, kuten typpeä, fosforia, rikkiä ja erityisesti happea. Palamislämpöarvoja käytetään yleisimmin sen määrittämiseen, onko aine tehokas polttoaineen lähde. Monien orgaanisten yhdisteiden palamislämpöarvot löytyvät palamislämpötaulukoista.
Palamislämmön yksiköt voivat vaihdella, mutta ne ilmoitetaan aina energiayksikkönä moolia kohti tai massa- tai tilavuusyksikköä kohti riippuen siitä, mitä menetelmää käytetään arvojen ilmoittamiseen. Kun arvioidaan aineen tehokkuutta polttoaineena, energia massa- tai tilavuusyksikköä kohti on kätevämpi.
Kuten kaikissa palamisissa ja monissa hapettumisreaktioissa, hapen on oltava läsnä, jotta aine voi palaa. Palamisreaktiot suoritetaan hapen kanssa vakiopaineessa kalorimetrissä. Edustava palamisreaktio on metaanin (CH4 ) palaminen hapen läsnä ollessa.
CH4 (g) + O2 (g) → CO2 + H2 O(1)
Palamisreaktion tuotteet ovat vettä ja hiilidioksidikaasua, kunhan reaktantteina on happea ja hiilivetyjä. Vesituote voi olla kaasun tai nesteen muodossa riippuen palamisen jälkeisestä lämpötilasta. Todellisessa palamislämpömäärityksessä on nestemäistä vettä reaktion lopussa, koska koe palautetaan vakiolämpötilaan 25 °C, jossa vesi tiivistyy nesteeksi. ,,.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä tarkoitetaan termillä palamislämpö?
V: Palamislämmöllä tarkoitetaan energiamäärää, joka vapautuu, kun ainetta poltetaan vakio-olosuhteissa.
K: Mikä on palamislämmölle annettu toinen nimi?
V: Palamislämpöä kutsutaan myös aineen lämpöarvoksi tai energia-arvoksi.
K: Mitä palamisen aikana vapautuvalle energialle tapahtuu?
V: Palamisen aikana vapautuva energia vapautuu lämmön muodossa.
K: Onko palamisen aikana vapautuvan energian määrä erilainen eri aineissa?
V: Kyllä, palamisen aikana vapautuvan energian määrä on erilainen eri aineissa.
K: Mitkä tekijät määräävät palamisen aikana vapautuvan energian määrän?
V: Palamisen aikana vapautuvan energian määrä määräytyy poltettavan aineen luonteen ja palamisen vakio-olosuhteiden mukaan.
K: Miten palamislämpö on käyttökelpoinen?
V: Palamislämpö on hyödyllinen polttoaineiden ja muiden palavien aineiden energiasisällön määrittämisessä.
K: Onko palamislämpö tärkeä polttoainetehokkuuden kannalta?
V: Kyllä, palamislämpö on tärkeä tekijä määritettäessä tietyn aineen polttoainetehokkuutta.
